大功率LED器件是目前新兴的LED产品,主要被用在照明方面,希望可以打造新型的节能照明产品。目前这项技术还不是很成熟,主要是因为大功率LED虽然亮度高,但是发热量也大,价格也比较贵,除了高品质的大功率LED外,普通的大功率LED在同等亮度的情况下,其节能效果还不如荧光管节能灯。人们主要看重的还是它的体积小、寿命长、环保和性能不断提高等特点。由于全球正在逐步禁止白炽灯泡的使用,所以LED成为未来照明新光源的发展潜力不容小视。

  目前在电子市场上可以买到各种型号和规格的大功率LED,有O.5W、1W、3W、5W、10W等,颜色也是五彩斑斓的,最常见的还是白色光的。大功率LED是比较难伺候的,我们要考虑散热问题、驱动电路问题和光线处理问题。要想弄明白,就得再写一篇文章来细谈了,这里仅简单介绍一下。

  大功率LED的散热问题是很重要的,散热问题处理不好就会大大降低LED的使用寿命,所以需要给LED加装散热片。可能有的朋友不理解了,LED不是不会发热吗?怎么会有散热的问题呢?是的,普通的LED是不存在散热问题的,而大功率LED就不同了,因为里面复杂的一大堆技术原理推导出来的结论是大功率LED会发热,而且不及时散热就会影响寿命。像日本电影中黑衣忍者甩出的飞镖一样造型的东西就是LED的散热片,大功率LED封装的底部金属基座与散热片紧密连接,散热片上还有一片简单的PCB结构,用来焊接LED引脚和接线焊盘。就一般环境下的使用而言,加装了这种散热片之后,就可以解决散热问题,下面还要考虑的是驱动问题。普通的LED只需要保证1.4~3.8V的驱动电压,并保证流过LED的电流在lO~30mA左右即可(LED生产标准不同,参数也有所不同,此处仅给出一般参数)。而大功率LED的驱动电压各不相同,有3.8V、12V等,一般多采用恒流源来驱动,市场上已经有成熟的专用于驱动大功率LED的恒流源驱动芯片和电路板产品,根据性能不同,价格在10到5O元不等。这部分内容较多,细讲起来就得到后半夜了,所以还是留到以后和大家分享吧!

  关于LED的其他介绍

  1.LED与限流电阻

  自从认识LED以来,在每一个有LED的电路中都会发现一只与LED串联的电阻,经过打听得知这是一只限流电阻,是为了保护LED不被过高的电流烧坏而设计的。普通的LED应保证其工作在最小驱动电压值以上,工作电流在lO~30mA之间。所以严格来讲,限流电阻的阻值也是需要计算的。电阻值计算公式是:R=(VCC-VF)/IF,其中VCC为电源电压,VF为LED正向驱动电压,IF为LED正向工作电流。例如我们常用的5V电源LED指示灯要用的限流电阻的值是多少呢?假定我们所用的LED正向驱动电压是3V,工作电流希望保持在20mA,则R=(5V-3V)/O.02A=100Ω。我们到市场上购买阻值为100Ω、功率在I/8W或1/4W的碳膜电阻就可以了。当驱动多只LED的时候,根据串联或并联的方式不同,VF或IF需要积加后计算。

  2.LED驱动

  一只LED的驱动是比较容易的事情,只要将LED和限流电阻串联到电源和控制端即可。而多只LED需要驱动时,控制端口就不能承受如此大的电流了,所以需要为多只LED的应用专门设计驱动电路。制作电路时应根据串联或并联的LED数量来计算各元器件的参数。

  还有一种情况,是用低电压来驱动多支白色光LED,这种情况多出现在手机液晶屏背光灯、LED手电照明等电池供电的设备中。因为电池供电设备的电压低,而白色LED的驱动要求又较高,所以人们多采用专用的LED低压驱动芯片来实现设计。

 

名称

单位

说明

正向工作电流

IF

LED正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择IF在0.6 IFm一下。

正向工作电压

VF

正向工作电压是在给定的正向电流下得到的(一般是在IF=20mA时测得)。在外界温度升高时,VF将下降。

V-I特性

 

发光二极体的电压与电流的关系,在正向电压小于某一值时,电流极小,不发光。

当电压超过某一阀值后,正向电流随电压迅速增加,发光。

发光强度

IV

发光强度通常是指法线(对圆柱形发光管是指其轴线)方向上的发光强度

光谱半宽度

Δλ

它表示发光管的光谱纯度。

视角

 

指LED发光的最大角度,根据视角不同,应用也不同,也叫光强角。

最大正向直流电流

IFm

允许施加的最大正向直流电流。超过此值LED可损坏。

最大反向电压

VRm

允许施加的最大反向电压。超过此值LED可能被击穿损坏。

工作环境

Topm

LED可正常工作的环境温度范围。超出此温度范围,LED不能正常工作,效率降低。

允许功耗

Pm

允许施加在LED两端正向直流电压与电流之积的最大值。超过此值,LED发热、损坏。

  3.LED与温度

  一般情况下,LED的存放温度在-4O℃~85℃,工作温度在-20℃~70℃。在焊接LED时最好选择30W以下的电烙铁,焊接温度不得超过300℃,—次焊接的时间不得超过3秒钟,焊接点的位置至少离胶体外壳2mm以上。贴片LED在焊接时最好不要用热风枪来焊接或拆卸,不然很容易损坏。

  4.LED的创新应用

  许多电子元器件都具有其原理的反向应用,比如我们发现动圈式扬声器可以当作话筒,电动机可以当作发电机等等。前不久,我在网上发现了有人竟然将LED当作光电二极管来使用。光电二极管是可以根据外界射入的光线强度而输出不同阻值的元件。这个创新的设计是将LED与微处理器相连,使LED以高速亮、灭闪烁。在LED点亮时,将LED当作普通的发光二极管使用,微处理器提供电流使之点亮。在LED熄灭时将LED当作光电二极管使用,微处理器中的AD转换器检测LED的反向电流大小。当LED阵列屏上没有非透明物体时,LED(作为发光二极管)点亮时的光不会反射给熄灭状态时的LED(作为光电二极管)。当LED阵列屏上有非透明物体时,LED(作为发光二极管)点亮时的光将会反射给熄灭状态时的LED(作为光电二极管),产生反向电流并送到微处理器。物体的反射能力与距离所导致的反射强度也将被送入微处理器。这样的设计就可以实现用普通LED达到输入、输出功能。但该项技术还有待成熟,灵敏度差和环境光线的干扰是需要进一步解决的问题。

  5.特殊LED

  现在市场上的LED产品种类已经丰富到了不得了。出现了一些将专用的控制芯片直接和LED封装在一起,可以实现自动变色、自动闪烁功能的LED产品。通过特殊的导光材料将LED制作成条形、带形,用来取代传统的霓虹灯。将LED镶嵌在传统日光灯管中,可以代替传统的日光灯管(OLED),他可以实现将发光体制作在很薄的薄膜上,这项技术可以让未来的显示器像纸一样折起来放在口袋里,需要用的时候再展开,OLED的前景巨大,但还有待研发。在未来,LED将更小、更亮。更节能,它将会进入到我们生活的方方面面。说不定几年之后我们就会在家里用着LED的电灯,带着LED的眼镜,穿着LED的睡衣,看着LED制作的《无线电》杂志。在LED技术高速发展的今天,一切皆有可能。

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